Đồ án Thiết kế khuôn ép khay đựng thuốc”

Ngày nay sản phẩm nhựa đã chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng về độ bền … trong khi đó vật liệu khác như các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp càng ngày càng không đáp ứng được nhu cầu sử dụng rất cao của con người do vậy mà ngành công nghiệp nhựa đã phát triển rất nhanh trong thời gian qua kéo theo đó là các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạo các sản phẩm từ nhựa phát triển theo đặc biệt trong đó phải kể đến ngành công nghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ra vô số các sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ cho đời sống của con người.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay sản phẩm nhựa đã chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vật liệu nhựa ngày càng có những tính chất ưu việt như về chất lượng về

độ bền … trong khi đó vật liệu khác như các vật liệu tự nhiên hay vật liệu kim loại tổng hợp càng ngày càng không đáp ứng được nhu cầu sử dụng rất cao của con người do vậy mà ngành công nghiệp nhựa đã phát triển rất nhanh trong thời gian qua kéo theo đó là các lĩnh vực tạo hình sản xuất và chế tạo các sản phẩm từ nhựa phát triển theo đặc biệt trong đó phải kể đến ngành công nghiệp chế tạo khuôn ép phun cho sản phẩm nhựa ra đời và cho ra vô số các sản phẩm với đủ kiểu dáng chủng loại phục vụ cho đời sống của con người

Việc chế tạo ra các chi tiết có biên dạng phức tạp kéo theo biên dạng của lòng khuôn và lõi khuôn cũng phức tạp dẫn đến việc gia công chúng theo các phương pháp truyền thống gặp rất nhiều khó khăn Ngoài ra việc chế tạo lòng khuôn, lõi khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo khuôn dài và

độ chính xác lòng khuôn thường không cao Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ thuật, các công nghệ gia công mới cũng phát triển rất mạnh mẽ kéotheo các ứng dụng phần mềm vào trong tự động hoá sản xuất và tự động hoá lắp giáp như ứng dụng các phần mềm Solidwork, Master Cam, Cimatron, Catia Việc ứng dụng các phần mềm này vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công khuôn mẫu, và lắp giáp khuôn tự động, nó đã giải quyết được các khó khăn trước đây và đem lại hiệu quả kinh tế rất cao

Nắm bắt được tình hình đó em đã được cô hướng dẫn định hướng để nghiên cứu đềtài:

“Thiết kế khuôn ép khay đựng thuốc”

Đặc biệt là việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM để thiết kế và gia công tự động một bộ khuôn nhựa điển hình với sản phẩm ngẫu nhiên được các thầy giao cho Sau 3 tuần tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu và được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Ngô Anh Vũ cùng sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn với đầy đủ nội dung của đề tài được giao

Trong thời gian vừa qua chúng em đã cố gắng tìm hiểu các loại tài liệu về khuôn

ép nhựa và đã cố gắng trình bầy vấn đề một cách hệ thống nhất nhằm giúp cho người đọc có thể dễ dàng nắm bắt được nội dung viết trong đồ án của chúng em

Do khả năng thực tế còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai sót Chúng

em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy cô và bạn bè để chúng em hiểu thêm

về kiến thức chuyên môn

Em xin cảm ơn ạ!

Hà Nội, ngày 28 tháng 12 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Trần Quốc Đạt

Nội dung

Phần I: Tổng quan về tình hình khuôn mẫu tại Việt Nam

Phần II: Tổng quan về công nghệ làm khuôn

Phần III: Quá trình làm khuôn gia công chậu hoa

Phần I: Tổng quan về tình hình khuôn mẫu tại Việt Nam

1 Lịch sử phát triển

Trước đây việc chế tạo chày và cối của khuôn ép các sản phẩm nhựa thường được chế tạo bằng các phương pháp cắt gọt truyền thống gặp rất nhiều khó khăn khi lòng khuôn có hình dạng phức tạp Việc chế tạo lòng khuôn còn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo khuôn dài và độ chính xác lòng

khuôn thấp.

Tại Việt Nam thì ngành công nghiệp khuôn mẫu mới chỉ bắt đầu thực sự từ những năm 1990 khi cuộc hội thảo đầu tiên về khuôn ép nhựa diên ra lần đầu tiên tại thành phố Hồ Chí Minh khi đó thì các nhà máy nhựa đều do Liên Xô để lại các

kỹ sư lúc đó rất thiếu những tài liệu tham khảo về khuôn ép nhựa với dự án quốc gia VIE85/012 những con số, bảng biểu, thông tin kỹ thuật đã được hỗ trợ rất nhiềubởi tài liệu của người Nhật và những người châu Âu

Nước ta việc sản xuất các sản phẩm từ nhựa phục vụ cho đời sống cũng như trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng dụng khoa học kĩ thuật các phần mềm công nghệ vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công khuôn mẫu, nó đã giải quyết được các khó khăn trước đây và đem lại hiệu quả kinh tế rất cao

Sản phẩm nhựa xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống hàng ngày Trong các ngành công nghiệp nhẹ, từ trước đến nay đã

sử dụng rất nhiều các chi tiết thiết bị chế tạo từ vật liệu Polyme Trong các ngành công nghiệp nặng xa kia hầu hết các chi tiết máy, các thiết bị đều đđược chế tạo từ thép Ngày nay, các chi tiết ít chịu lực đã bắt đầu đđược chế tạo từ vật liệu nhựa, cábiệt một số loại nhựa có tính chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu mài mòn và chịu môi trthường mà các loại thép bị phá huỷ, được thay thế thép để chế tạo các chi tiết máy làm việc trong các điều kiện nói trên Trực quan nhất, trong đời sống hàng ngày, hầu hết các vật dụng cần thiết phục vụ cho cuộc sống đều là các sản phẩm nhựa

2 Tình hình làm khuôn

Nhưng hiên nay công việc làm khuôn tại Việt Nam vẫn còn nhiều nguyên công

nhôm…) và được trà sát bằng vải những nguyên công này thường mất rất nhiều thời gian và làm giảm năng suất làm khuôn và làm tăng giá thành của bộ khuôn Như vậy mặc dù ngành công nghiệp khuôn mẫu ở nước ta thời gian gần đây phát triển rất mạnh nhưng so với thế giới thì vẫn còn rất non trẻ và đang tiếp cận dần với tốc độ phát triển của ngành công nghiệp thế giói.

Các phần mềm tuy mới được đưa vào Việt Nam trong những năm gần đây nhưng

nó đã tạo được sự quan tâm thu hút của nhiều công ty,doanh nghiệp lớn nhỏ và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong công nghệ chế tạo các bộ khuôn mẫu Trang bị máy công cụ gia công điều khiển số CNC để chế tạo khuôn mẫu phục vụ cho cơ sở ngày càng phổ biến ở các doanh nghiệp Đặc biệt ở các doanh nghiệp miền Bắc có thể kể đến các công ty và các Viện tiếp cận sớm nhất với máy CNC và chế tạo khuôn mẫu như: Viện IMI, Công ty HAMECO, VINASHIOKI,… song sản phẩm của họ vẫn ở mức đơn giản, chất lượng thấp, tuổithọ ngắn

Kĩ thuật CAD/CAM có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế và chế tạo

ra các bộ khuôn mẫu phức tạp và có độ chính xác cao Rất nhiều công ty như Kim khí Thăng Long, nhựa Hà Nội, Hoà Phát, HAMECO… Đã đầu tư vào các phần mềm CAD/CAM như: Solidwork , CATIA, Cimatron, Pro/E, MasterCam… Sản xuất của các Công ty trên có sự đóng góp rất lớn của hệ phần mềm tích hợp CAD/CAM

Hiện nay hầu hết các trường đại học, cao đẳng đã đưa vào giảng dạy môn học CAD/CAM-CNC với các kiến thức mới và được cập nhật khá thường xuyên như trường ĐHBK Hà Nội, trường ĐH GTVT, trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội,

Trường cao đẳng sư phạm Hưng Yên,… Tuy nhiên sinh viên vẫn phải “học chay”

mà không có điều kiện thực hành một cách có hệ thống Ngoài nguyên nhân không

có máy CNC công nghiệp hoặc có nhưng mới chỉ mang tính chất trưng bày để sau những bài lý thuyết thì người học biết được hình thù thực tế của máy

Chính vì tình hình phát triển và sản xuất khuôn mẫu như trên mà chúng em đã mạnh dạn tìm hiểu nghiên cứu đề tài về thiết kế và gia công khuôn ứng dụng các phần mềm CAD/CAM/CAE để phục vụ cho tốc độ phát triển rất cao của ngành công nghiệp khuôn ép phun tại Việt Nam

Phần II: Tổng quan về công nghệ làm khuôn

1 Nguyên lí hoạt động của khuôn ép nhựa

Ta đã biết rằng khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một chủng loại

sản phẩm nhất định (hình dáng và vật liệu ), ở đây là sản phẩm nhựa Nó được

lắp ráp từ nhiều chi tiết cơ khí khác nhau Khi khuôn được lắp với các bộ phận

cung cấp chuyển động thích hợp (máy ép nhựa…),nó sẽ có khả năng thực hiện

đóng mở khuôn theo một chu kỳ xác định, để tạo ra được những khoảng không gian hợp lý có tác dụng tạo hình cho sản phẩm hoặc tạo khoảng không gian cần

thiết để sản phẩm thoát ra khỏi khuôn một cách dễ dàng (Không phải ngừng

máy, sản phẩm ra một cách tự động…) sau khi đã có hình dạng đạt yêu cầu

Nhờ đó mà năng suất ép ra sản phẩm nhựa rất cao

Tóm lại chu kỳ hoạt động của máy ép tạo ra một sản phẩm như sau:

- Khung kẹp thực hiện đóng chặt khuôn

- Vật liệu dẻo đã được hoá dẻo từ trước được bơm vào lòng khuôn

- Áp lực tiếp tục duy trì (áp lực giữ).

- Tại thời điểm này trục vít tiếp tục chuyển động quay để hoá dẻo vật liệu chuẩn bị cho lần bơm tiếp theo

- Khi đó chất dẻo bắt đầu nguội nhờ hệ thống làm mát của khuôn

- Mở khuôn và đẩy sản phẩm ra ngoài

2 Giới thiệu chung về khuôn

Khuôn là một dụng cụ dùng để định hình cho một sản phẩm nhựa Nó được thiết

kế sao cho có thể được sử dụng cho một số lượng lớn chu trình để gia công ra sản phẩm thoả mãn yêu cầu cho trước

Kích thước và kết cấu của khuôn phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của sản

phẩm Số lượng sản phẩm cần được chế tạo ra từ một bộ khuôn (Số lần ép, số sản

phẩm trong một lần ép…) là một yếu tố rất quan trọng cần xét tới trong quá trình

thiết kế khuôn Bởi vì đối với dạng sản xuất nhỏ thì không cần đến loại khuôn có nhiều lòng khuôn hoặc có kết cấu đặc biệt Các yếu tố đó có ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành của khuôn cũng như là giá thành của sản phẩm cần chế tạo trên khuônđó

Các bộ phận cơ bản của khuôn:

-Khuôn: là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ráp lại với nhau, ở đó nhựa được bơm

vào, được làm nguội, rồi sản phẩm được đẩy ra Sản phẩm được tạo hình giữa hai phần của khuôn Khoảng trống giữa hai phần đó được điền đầy bởi nhựa và nó sẽ mang hình dạng của sản phẩm cần chế tạo

- Một phần của khuôn lõm vào sẽ xác định hình dạng bên ngoài của sản phẩm được

gọi là lòng khuôn, còn phần lồi ra xác định hình dạng bên trong của sản phẩm gọi

là lõi khuôn.

- Đường phân khuôn (mặt phân khuôn) là mặt phẳng phần tiếp xúc giữa lòng

khuôn và lõi khuôn

*) Ngoài lõi khuôn và lòng khuôn thì còn có các bộ phận cơ bản sau:

- Tấm kẹp phía trước: kẹp phần cố định của khuôn vào máy ép phun.

- Tấm khuôn phía trước: là phần cố định của khuôn tạo thành phần trong và phần

ngoài của sản phẩm

- Tấm khuôn phía sau: là phần chuyển động của khuôn, tạo nên phần trong và

phần ngoài của sản phẩm

- Tấm kẹp phía sau: kẹp phần chuyển động của khuôn vào máy ép phun.

- Tấm đỡ: giữ cho mảnh ghép của khuôn không bị rơi ra ngoài.

- Khối đỡ: Dùng làm phần ngăn giữa tấm đỡ và tấm kẹp phía sau để cho tấm đẩy

hoạt động được

- Tấm giữ: Giữ chốt đẩy với tâm đẩy.

- Vòng định vị: Bảo đảm vị trí thích hợp của vòi phun với khuôn.

- Chốt dẫn hướng: Dẫn phần chuyển động tới phần cố định của khuôn

- Bạc dẫn hướng: Để tránh mài mòn dẫn tới làm hỏng nửa khuôn sau.

- Bạc mở rộng: Cùng với bạc để tránh mài mòn làm hỏng tấm kẹp phía sau khối

ngăn và tấm đỡ

- Bộ định vị: Đảm bảo cho sự phù hợp giữa phần chuyển động và phần cố định của

khuôn

- Chốt hồi về: làm cho chốt đẩy có thể quay trở lại khi khuôn đóng lại.

- Chốt đẩy: Dùng để đẩy sản phẩm ra khi khuôn mở.

- Bạc dẫn hướng chốt: để tránh mài mòn và hỏng chốt đỡ, tấm đẩy và tám giữ do

chuyển động tương đối giữa chúng

- Chốt đỡ: Dẫn hướng chuyển động và đỡ cho tấm đỡ tránh khỏi bị cong vênh do

áp lực cao

- Bạc cuống phun: nối giữa vòi phun và kênh nhựa với nhau qua tấm kẹp phía

trước và tấm khuôn trước

Đây chỉ là các chi tiết hay được sử dụng trong một bộ khuôn, ngoài ra tuỳ theo độ phức tạp của khuôn mà sử dụng thêm bộ phận khác như: Van dầu, van khí… hoặc

bớt đi một số chi tiết nào đó để khuôn hoạt động hiệu quả nhất (Tham khảo trong

bản vẽ lắp khuôn).

Các loại khuôn phổ biến:

-Khuôn hai tấm: Là loại khuôn chỉ gồm hai phần khuôn trước (phần khuôn được

lắp cố định trên máy ép nhựa) và khuôn sau (phần thực hiện chuyển động tịnh tiến thực hiện công việc đóng mở khuôn) Đây là loại khuôn có kết cấu đơn giản (giá thành thấp) được sử dụng rộng rãi để chế tạo các sản phẩm có kích thước nhỏ, sử

dụng ít miệng phun, hình dạng đơn giản, sản lượng chế tạo ít…

- Khuôn ba tấm: Hệ thống này gồm có các bộ phận sau: Khuôn trước, khuôn sau

và hệ thống thanh đỡ Nó có khả năng tạo ra hai vùng không gian khi đóng mở khuôn Một vị trí mở để lấy ra sản phẩm còn một vị trí mở dùng để lấy kênh nhựa.Nhược điểm của dạng khuôn này là khoảng cách giữa vòi phun của máy ép nhựa với lòng khuôn cần bơm nhựa vào khá dài, làm giảm áp lực của dòng nhựa từ vòi phun vào lòng khuôn và lượng nhựa phế phẩm tiêu tốn ở hệ thống kênh dẫn nhựa lớn

- Khuôn nhiều tầng được chế tạo để giữ lực kẹp của máy thấp (nghĩa là sử dụng

cho các loại máy có kích thước nhỏ giảm tiền vốn đầu tư vào máy), nhờ sử dụng

được hệ thống đẩy ở cả hai nửa khuôn Do đó vẫn giữ được giá thành sản phẩm hạ trong khi có thể sản xuất được một số lượng sản phẩm lớn

PHẦN 3: Qúa trình gia công khuôn làm chậu hoa trên phần mềm

Inventor

Bước 1: Vào Environment – Mold design – Mold Layout

Sau đó, thiết lập các thông số như hướng mở khuôn ( Adjust Orientation), chọn vậtliệu ( select material), phân tích lòng khuôn và lõi khuôn ( core and cavity)

 Sau khi xây dựng xong các thông số, chúng ta sẽ tiến hành phân tích chi tiết trước khi đem vào để thiết lập khuôn Ta thu được các bảng thông số: Ta vào gate location – rồi sang suggest cho chạy tìm vị trí rót rối ưu nhất

 Ta vào part process settings

* Mold temperature : 80oC ( nhiệt độ của khuôn )

* Melt temperature : 200oC ( nhiệt độ dòng chảy) ( tùy vào vật liệu mà thông

số khác nhau vì sử dụng auto lấy theo máy )

* Maximum machine Injection pressure : 180 MPa ( áp lực dòng phun )

Cho chạy ta nhận được

Thông số nhiệt của khuôn , nhiệt độ dòng chảy , thời gian phun

 Ta vào part shrinkage

Ta để chế độ tự động auto

Các thông số độ co dãn của chi tiết

Bước 2: Ta chọn sang môi trường Mold Assembly – Mold Base để làm khuôn

Tiếp sau đó, chúng ta bắt đầu đi làm các :

 chốt đỡ ( Ejector)

 làm đầu phun ( Sprue bushing)

 bạc cuống phun ( Locating ring),

vì các đầu ống làm mát rất dễ hỏng nên ta sử dụng thêm cooling component để đễ dàng gắn chất làm mát và đảm bảo an độ bền cho đầu các ống làm mát

 khóa ( Lock Set)

Ta tiếp tục sử dụng các bulong để vị trí để cố định bạc cuống phun cũng như khóa với khuôn.

Ta được khuôn thiết kế như hình vẽ:

Bước 3 : Ta tiến hành mô phỏng quá trình rót chi tiết

 Ta vào gate location – rồi sang suggest cho chạy tìm vị trí rót rối ưu nhất

 Ta vào part process settings

* Mold temperature : 98.67oC ( nhiệt độ của khuôn )

* Melt temperature : 201.11oC ( nhiệt độ dòng chảy) ( tùy vào vật liệu mà thông số khác nhau vì sử dụng auto lấy theo máy )

* Maximum machine Injection pressure : 180 MPa ( áp lực dòng phun )

Cho chạy ta nhận được

Thông số nhiệt của khuôn , nhiệt độ dòng chảy , thời gian phun

 Ta vào part shrinkage

Ta để chế độ tự động auto

Các thông số độ co dãn của chi tiết

Ta vào phần Result – Fill như hình vẽ:

- Đầu tiên, ta có thể quan sát được quá trình rót, kích đúp chuột vào Fill time:

+ Màu xanh dương thể hiện độ điền đầy khuôn tốt nhất, đây cũng là vùng an toàn nhất Theo mức độ tăng dần, màu đỏ là vùng nguy hiểm nhất và dễ bị phá hủy nhất.

+ Thời gian để rót đầy chi tiết là mất 25.08s

- Tiếp theo là khả năng điền đầy khuôn, kích đúp chuột và Confidence of fill:

+ Màu xanh thể hiện chất lượng điền đầy khuôn tốt, còn màu vàng thể hiện sự điềnđầy khuôn ở mức độ trung bình Ở chi tiết chúng ta đang xét, không có màu đỏ, tức

là chi tiết đúc được điền đầy tốt, không tồn tại khuyết tật

- Tiếp đó chúng ta có thể quan sát chất lượng sản phẩm, kích đúp vào Quality prediction

- Tiếp đến, chúng ta có thể kiểm tra rỗ khí xảy ra trong quá trình rót, kích đúp chuột vào Air Traps